Održavanje Brodskih Elektroničkih Sustava

Ciljevi Kolegija:

1. Poznavanje osnovnih pojmova i metoda održavanja brodskih i eketroničkih sustava

2. Usvajanje logičnog načina razmišljanja pri analizi elektrotehničkih problema na brodu

Održavanje Brodskih Elektroničkih Sustava

1. Nadgledati, održavati i učinkovito upravljati elektroničkim sustavima u pomorstvu

2. Analizirati temeljne pojmove i postupke održavanja brodskih elektrotehničkih sustava

3. Analiza povremenih ispada brodskih elektrotehničkih sustava

4. Planiranje postupaka preventivnog održavanja

5. Sprječavanje prelaznih pojava te posljedičnog oštećenja brodske elektroničke opreme

6. Osmišljavanje postupaka analize i detekcije problema

7. Definirati i razumjeti rad mikroprocesora u brodskoj elektronici

Održavanje Brodskih Elektroničkih Sustava – Izvođenje nastave i obaveze

1. Kolegij se sastoji od 30 sati predavanja i 30 sati vježbi

2. Pohađanje predavanja minimalno 80%

3. Pohađanje vježbi 100%

4. Do tri opravdana izostanka sa vježbi se mogu nadoknaditi kroz organizirane sate nadoknade

5. U slučaju nedostatnog dolaska na predavanja, student može napisati seminarski rad iz onog dijela predavanja na kojem nije prisustvovao i to samo u slučaju do 3 nedolaska na predavanja više od 80%.

6. U slučaju nedovoljnog broja dolazaka na vježbe/nastavu student gubi pravo na potpis te naredne akademske godine upisuje isti kolegij

7. U slučaju nesreće ili bolesti student može nadoknaditi nastavu kroz dogovor s nastavnikom.

Održavanje Brodskih Elektroničkih Sustava –Način Polaganja

1. Polaganje kroz kolokvije

2. Polaganje cijelog ispita na ispitnom roku

Polaganje kroz kolokvije:

1. Tri kolokvija moraju biti pozitivno ocijenjena. Pozitivno ocijenjen kolegij je kolegij sa 50% bodova.

2. Uspješno izvođenje labaratorijskih vježbi

Polaganje na ispitnom roku:

1. Ispit se sastoji od pismenog i usmenog dijela

2. Na ispit imaju pravo pristupiti oni studenti koji imaju potpis u indexu

Sadržaj Predavanja1. Upoznavanje s električnim simbolima i pasivnim elementima

2. Osnovni spojevi tranzistorskih i operacijskih pojačala i analogni sklopovi

3. Osnovni logički sklopovi, logička vrata, brojila, registri

4. Sustavni pristup dijagnostici kvarova

5. Ispitivanje kabela (kratki spoj, otvoreni krug, neprilagođenje)

6. Načini testiranja sklopova u radu

7. Identifikacija shema uređaja

8. Dijagnostika kvarova analognih integriranih krugova

9. Dijagnostika kvarova složenih digitalnih sustava

Sadržaj Predavanja10. Osnovna dijagnostika kvarova mikroprocesora i računala

11. Dijagnostika kvarova izvora napajanja

12. Dijagnostika kvarova i popravak istosmjernih i izmjeničnih motora

13. Dijagnostika kvarova i popravak transformatora

14. Dijagnostika kvarova i popravak bijele tehnike

15. Usklađivanje, konačna provjera i vraćanje u rad električnih sklopova i uređaja te vođenje dokumentacije

Sadržaj Vježbi1. Kvarovi pasivnih komponenti

2. Kvarovi tranzistorskih pojačala

3. Kvarovi operacijskih pojačala

4. Određivanje mjesta i vrste kvara na kabelu

5. Dijagnostika kvarova logičkih vrata

6. Dijagnostika kvarova brojila i registara

7. Dijagnostika kvarova istosmjernih izvora napajanja

8. Popravak ispravljača

9. Osnovna dijagnostika kvarova mikroprocesora i računala

Sadržaj Vježbi10. Testiranje i popravak mrtvih sklopova

11. Testiranje i popravak istosmjernih izmjeničnih motora

12. Testiranje i popravak transformatora

13. Testiranje i popravak hladnjaka

14. Testiranje i popravak perilica

Pasivne Komponente-otpornici

R

R-pasivna komponenta sa dva terminala-najčešća uporaba je limitiranje struje, naponsko djelilo, terminacija prijenosnih linija, pull-upili pull-down otpornici kod integriranih krugova

-kao bias kod aktivnih elektroničkih komponenti

-Električni otpor se može definirati kao otpor tijeku struje.Fizikalna jedinica otpora je Ohm ().-struja koja teče kroz otpor je I=U/R gdje je U pad napona između terminala otpora

Tri su glavna parametra kod specificiranja otpora:

-vrijednost otpora-tolerancija izražena u postocima (%)-maximalna disipirana snaga (power rating)

Otpornici i kućišta – (packages)Otpornici dolaze u tri osnovna tipa kućišta:

-axialni otpornici (through hole technology)◦ veće dimenzije◦ kao posljedica, skuplji elektronički uređaji

-SMT (surface mount technology)◦ komponente su manje◦ visoka gustoća komponenti na štampanoj pločici◦ manji otpor i induktivnost spoja

-MELF (Metal Electrode Leadless Face)◦ niska stopa kvarova◦ karakteristike su stabilnije ◦ najbolje performanse◦ zbog cilindričnog oblika najčešći je gubitak

komponenti kod lemljenja

Through holeSMD

MELF

Otpornici - parametri OTPOR

◦ Vrijednost otpora izražena u omima

◦ S obzirom na vrstu kućišta izražava se u pomoću boja (through hole, MELF)

ili se izražava šifrom (SMT)

TOLERANCIJA

◦ varijacija vrijednosti otpora i izražava se u postocima (%). Tipične vrijednosti su 1%-20%

MAKSIMALNA DISIPIRANA SNAGA (POWER RATING)

◦ odgovara najvećoj struji koja može teći kroz otpornik bez da se otpornik uništi

◦ snaga disipirana na otporu je P=U I=I2R=U2/R i pojavljuje se u obliku topline koja može uništiti otpor

◦ Disipirana snaga definira se u watima (W)

◦ Izbor materijala za otpornik i kućište te fizičke dimenzije definiraju maximalnu disipiranu snagu

◦ U pravilu veće dimenzije otpornika znače i veću disipiranu snagu

Otpornici-izražavanje otpora bojom

Otpornici-SMD otpornici i otpor

Otpornici – serijski i paralelni spoj

Otpornici-kvaroviOtpornici su pouzdani elementi gdje su kvarovi rijetki. Najčešći kvar kod otpornika je otvoreni otpornik. Razlog zašto se događa ovaj kvar je ekcesivna struja kroz tranzistor te mehanički stres ili korozija

Kod spoja u seriju, u slučaju otvorenogotpora, struja ne teče kroz cijeli krug te otpor postaje beskonačan

U slučaju paralelnog spoja, otpor kroz granu R1 je beskonačan dok otpor ukupnog kruga se smanjuje

Pasivne komponente-kondenzatorikondenzator

Polarizirani kondenzator (elektrolit)

Varijabilni kondenzator (varicap)

Osnovna namjena kondenzatora je skladištenje energije u vidu električnog polja.Primjene kondenzatora:• kod AC-DC ispravljača napona koriste se kondenzatori većeg kapaciteta• spajaju se paralelno većini elektroničkih uređaja za kondicioniranje napona te da s uklone naponske fluktuacije• za “dekuplažu” kod digitalnih električnih sklopova, tj. da se uklone neželjne oscilacije i efekti prijelaznih pojava• switch debouncing – da se spriječe oscilacije kod ukapčanja elektroničkih sklopova• kao high pass and low pass filtri• kao supersori šuma te supresori prijelaznih pojava

Kondenzatori-princip radaSuštinski, kondenzator se sastoji od dvije paralelne vodljive ploče međusobno Udaljene za razmak d, gdje je međuprostor ispunjen nevodljivim materijalom.

Kod idealnih kondenzatora, njihov kapacitet je omjer naboja Q na pločama i napona Vizmeđu ploča kondenzatora:

C = Q/V

Kapacitet kondenzatora se izražava u Faradima (F)

Kondenzatori su uređaji za skladištenje energije. Energija uskladištena u električnompolju kondezatora odgovara:

W = ½ V Q

Kondenzatori – paralelni i serijski spoj

Paralelni spoj kondenzatora i ekvivalentni kapacitet Ceq

Serijski spoj kondenzatora i ekvivalentni kapacitet Ceq

Elektrolitski kondenzatoriTri su tipa elektrolita:

1. Aluminijski elektrolitski kondenzatori

2. Tantalski elektrolitski kondenzatori – tantali

3. Niobijski elektrolitski kondenzatori

Elektroliti imaju anodu (+) i katodu (-) te ih karakterizira

visoki iznos kapaciteta C po jedinici volumena.

Najčešće se nalaze kod elektroničkih sklopova gdje imamo veće struje te niže frekvencije.

-služe kao filtri kod DC izvora napajanja za eliminiranje neželjenih AC komponenti

-elektroliti se koriste kao spremnik energije

Aluminijski I tantalski elektroliti

Elektrolitski kondenzatori – mehanička konstrukcija

Elektrolit-ekvivalentna shema

C – ekvivalentni kapacitet elektrolitskog kondenzatora. Smanjuje se s frekvencijom.

Rs – ekvivalentni serijski otpor (ESR) i smanjuje se sa frekvencijom i temperaturom

Ls – ekvivalentni serijski induktivitet i relativno je nezavisano frekvenciji i temperaturi. Tipične vrijednosti su 10nH-30nH

Rp – evivalentni paralelni otpor i predstavlja „leakage current”.

D – zener dioda modelira situaciju kad je napon na kondezatoru oko +50V iznad “surge voltage” napona. Taj naponse definira kao maksimalni napon koji se može dovesti na kondenzator bez da se uništi kondenzator. (maximalno5 puta unutar sat vremena i to u intervalu od jedne minute). Dolazi do visoke struje curenja “leakage current”.U slučaju produženog rada pod ovim uvjetima stvara se plin vodik te može doći do eksplozije kondenzatora.

Elektrolitski kondenzatori - kvaroviKod aluminijskih elektrolitskih kondenzatora s vremenom mijenjaju se karakteristike kondenzatora zbog evaporacije elektrolita, tj. dolazi do vrlo spore degradacije elektrolitskog kondenzatora.

-Sa evaporacijom smanjuje se kapacitet te se povećava induktivitet i ekvivalentni serijski otpor (ESR)

-Evaporacija elektrolita ovisi o temperaturi, o AC struji te o naponu na kojem radi elektrolit

-visoki ESR može dovesti do pregrijavanja kondenzatora (zbog povećanja otpora-disipirana snaga)

-početak degradacije kondenzatora ovisi najviše o dimenzijama kondenzatora te o prosječnoj temperaturi

-za svakih 10oC niže radne temperature trajanje (život) kondenzatora se udvostručuje

Promjenjivi kondenzatoriKod promjenjivih kondenzatora kapacitet se može mijenjati mehanički ili elektronički. Poluvodički promjenjivi kondenzatori se zovu i varicap diode. Najčešće se koriste da se ugodi rezonantna frekvencija titrajnog kruga, kao npr. u radio prijemniku.

Kod mehaničkog promjenjivog kondenzatora zakreće se rotor te se mijenja površina A te time i kapacitet C promjenjivog kondenzatora.

Zbog habanja dolazi do istrošenosti materijala te zbog toga imaju ograničenbroj zakretanja.

Induktiviteti-Induktiviteti su pasivne komponente sa dva terminala čije je primarno električno svojstvo induktivnost

-Induktivnost je vezana uz činjenicu da tok struje kroz vodič proizvodi magnetsko polje. Promjena magnetskog toka inducira napon u vodiču prema Faradayevom zakonu:

V = - d/dt

-negativni predznak proističe iz Lenzovog zakona gdje je inducirani napon V uvijek takav da se opire promjeni struje kroz zavojnicu

- definicija induktivnosti L je prema izrazu:

L =𝑉𝑑𝐼

𝑑𝑡

- u gornjem izrazu V je inducirani napon dok je 𝑑𝐼

𝑑𝑡promjena

struje kroz vodič

- Induktivnost se izražava u fizikalnoj jedinici Henry (H) a

tipične vrijednosti su mH i H

Induktiviteti – simboli i primjena-Primarno, induktiviteti su vodiči namotani u zavojnicu iz razloga da se maksimizira magnetskopolje

-Vodiči mogu biti namotani oko jezgre iz razloga da se poveća induktivnost jer magnetskapermeabilnost jezgre je bitan faktor koji povećava iznos induktivnosti

-jezgre kao što su željezo, feriti i drugi magnetski materijali se najčešće koriste kao materijali za jezgre

Primjene induktiviteta:1. Da se održi iznos električne struje2. Opiranje naglim promjenama električne struje (stabilizacija strujnog izvora)3. Koristi se kao induktivna impedancija u električnim sklopovima 4. U kombinaciji sa kondezatorima koriste se za pasivne filtre u analognoj tehnici5. Koriste se kao senzori jer mogu na određenoj udaljenosti detektirati prisustvo magnetskog materijala.6. Koriste se kao spremnik energije u elektroničkim sklopovima

Induktiviteti – tipovi i simboli

Tipovi:-induktivitet sa zračnom jezgrom-induktivitet sa željeznom jezgrom-induktivitet sa feritnom jezgrom-varijabilni indukteti (varijabilna jezgra)

TransformatoriTransformator je uređaj koji prenosi električnu energiju na jedan ili više električnih krugova putem elektromagnetske indukcije

Izmjenična struja na primaru transformatora inducira kreira promjenjivi magnetski tog kroz sekundar transformatora. Ovaj promjenjivi magnetski tok na sekundaru inducira napon u sekundaru zbog elektromagnetske indukcije.

Tipovi transformatora:-transformatori sa zračnomjezgrom

-transformatori sa feritnomjezgrom

-transformatori sa željeznomili laminiranom jezgrom

Transformatori - primjene1. Koriste se za povećanje nivoa električnog napona ili električne struje

2. Sprječavanje prenosa DC komponenti između električnih krugova

3. Za galvansku izolaciju električnih krugova

4. Strujni transformatori se koriste kod uređaja za mjerenje snage

RelejiReleji su elektronički upravljani prekidači i dijele se na tri kategorije:

1. Mehanički releji

2. Reed releji

3. Poluvodički releji

Releji se sastoje od elektromagnetske zavojnice

te jednog ili više pari kontakataMehanički relej Reed relej

Poluvodički relej

Releji - karakteristikeMehanički releji su najsporiji te je vrijeme ukapčanja 10ms – 100ms.

Mehanički releji ukapčaju relativno visoke struje od 2A-15A.

Reed releji služe za ukapčanje struja od 500 mA-1A

Reed releji imaju vrijeme ukapčanja od 0.2ms – 2ms

Poluvodički releji mogu ukapčati struje od nekoliko A do 100A

Poluvodički releji su ujedno i najbrži releji s vremenom ukapčanja

od 1-100ns

Releji – Simboli-SPST – (single pole, single throw) omogućuje ukapčanje voda AB-SPDT – (single pole, double throw) omogućuje biranje između ukapčanja voda AC ili BC-DPST – (double pole, single throw) omogućuje ukapčanje dvaju vodova B1A1 i B2A2-DPDT – (double pole, double throw) omogućuje biranje između ukapčanja dvaju vodova A1C1, A2C2 ili B1C1, B2C2

Osigurači-simboli i parametriOsigurači se mogu shvatiti kao otpornici malog otpora čija je uloga da otapljanjem žice prekine električni krug u slučaju prevelike struje kroz osigurač. Na taj način štite elektronički uređaj ili izvor od slučaja strujnog preopterećenja.

Osigurači se razlikuju po slijedećim karakteristikama:

-nazivna struja: to je maksimalna struja koja može teći bez kroz osigurač bez da se prekine električni krug

-brzina reagiranja: to je vrijeme potrebno da osigurač prekine strujni krug u slučaju da kroz njega teče veća struja od nazivne struje

-i2t vrijednost: je količina električne energije propuštena kroz osigurač prije nego što osigurač prekine strujni krug

-nazivni napon: osigurač ne smije štiti izvor kojemu je napon veći od nazivnog

Ostali Električki simboli

a) Otpornikb) Promjenjivi otpornik (reostat)c) Potenciometar

Termistor

Naponskiizvor

Baterija, višećelijna

Strujniizvor

AC Izvor

Uzemljenje Signalnouzemljenje

Uzemljenješasije